MXPA00011127A - Concreto que comprende fibras organicas dispersadas en una matriz de cemento, matriz de cemento de concreto y premezclados. - Google Patents

Abstract

La invencion se refiere a un concreto que comprende fibras organicas dispersadas en una matriz de cemento. Mediante la combinacion de una matriz de cemento con caracteristicas predeterminadas, particularmente el tamano de las particulas, la longitud y el diametro de las fibras, mediante un efecto sinergico entre la matriz y las fibras organicas, se mejora el comportamiento del concreto tanto en cuanto a la aparicion de grietas diminutas como en cuanto a la propagacion de grietas grandes. La figura es una grafica obtenida a partir de pruebas de flexion de cuatro puntos para concretos de fibras metalicas y concretos de fibras organicas.

Description

///Z?- i CONCRETO QUE COMPRENDE FIBRAS ORGÁNICAS DISPERSAS EN UNA MATRIZ DE CEMENTO, MATRIZ Y PREMEZCLAS DE CEMENTO CONCRETO Esta invención se refiere a un nuevo concreto con fibras que permite producir componentes estructurales, con mejores propiedades que aquellos de los componentes de la técnica previa, en particular con respecto al comportamiento de esfuerzo de tracción (resistencia al doblado y esfuerzo de tracción directo) . Las fibras que se emplean son fibras orgánicas. Un análisis estructural del concreto ha mostrado que sus propiedades mecánicas están vinculadas cercanamente con la presencia de defectos estructurales. Muchos tipos de defectos estructurales pueden observarse en estas mezclas de concreto cuando se someten a cargas mecánicas. Se diferencian entre sí con su tamaño. A la escala mas baja, se observa el defecto así denominado de micro-porosidad del concreto, que significa los así denominados poros capilares, derivados de espacios inter-granulares, inicialmente presentes en la pasta fresca. Su tamaño se encuentra en el rango desde 50 nanómetros a unos cuantos micrómetros . A una escala intermedia, se observan defectos de micro-fisuración. Estas son micro-fisuras que tienen aberturas en el rango entre 1 y 100 micrómetros. Estas no son coalescentes, esto es, no forman una ruta continua a través de la estructura. Esencialmente se deben al carácter heterogéneo del concreto, los granulados tiene propiedades mecánicas y físicas diferentes de aquellas del aglutinante/cemento. Ocurren ante carga mecánica. Este tipo de defecto es primordialmente responsable por las deficientes propiedades de esfuerzo de tracción mecánico del concreto y su carácter rompible. En la escala superior, se observan defectos de macro-fisuras. La abertura de fisura varía de 100 µm a 1 mm. Estas fisuras son coalescentes. También pueden observarse defectos principales a tamaño milimétrico, que se deben a una errónea preparación del concreto (defectos de aire ocluido, relleno) . Se han propuesto soluciones ya sea para reducir la presencia de estos diversos defectos o para atenuar sus defectos . De esta manera, ha sido posible el controlar parcialmente la micro-porosidad al reducir la proporción en peso de agua/cemento y utilizar agentes fluidizantes . El uso de cargas finas, en particular con una reacción puzolánica, también ha hecho posible el reducir el tamaño de micro-poros. En cuanto a lo que se refiere de micro-fisuración, se ha reducido fuertemente: Al mejorar la homogeneidad del concreto, por ejemplo reduciendo el tamaño de granulado a 800 µm, al mejorar lo compacto del material (optimización granular y presionado opcional, antes y durante el fraguado) , tratamientos térmicos después de fraguado. En cuanto a la micro-fisuración, se ha controlado por el uso de fibras de metal. WO-A-95/01316 puede mencionarse como documento de la técnica previa. Se relaciona a controlar la proporción en tamaño entre las fibras de metal y los elementos granulares (arena, granulados) . Este concreto de fibras mejorado comprende cemento, elementos granulares, elementos finos con reacción puzolánica y fibras de metal. Los elementos granulares deben tener un tamaño de grano máximo D de 800 micrómetros, como máximo, las fibras deben tener una longitud individual I en el rango entre 4 mm y 20 mm, y la proporción R entre la longitud promedio L de las fibras y D deberá ser al menos igual a 10. El concreto resultante muestra un comportamiento dúctil flexural o seudo-trabajo en frío. Formulaciones de concreto o mortero que comprenden fibras orgánicas también se han sugerido para diversos propósitos, opcionalmente conjugadas con fibras de metal, como se describe por ejemplo en la publicación "Fibre reinforced cementitious composites" (Compuestos cementicios reforzados con fibras) por A. BENTUR, S. MINDESS (Elsevier Applied Science, 1990) . El estado de la técnica muestra a la persona con destreza en la especialidad que quien se dirige a formular un concreto con fibras enfrenta múltiples selecciones posibles de materiales y proporciones, así como respecto a la matriz de cemento concreto que las fibras, de manera tal que el problema aún permanece que un concreto se va a formular que tiene propiedades mejoradas en comparación con mezclas de concreto existentes y el costo de lo cual no es redhibitorio por su uso eficiente en la industria de construcción y obras públicas. Una respuesta a las propiedades objetivo se encuentra a nivel del uso de fibras orgánicas en lugar de fibras de metal: incremento en ductilidad, en particular resistencia a la tracción, reducción de efectos corrosivos, reducción de peso de estructuras de concreto con fibras. Una atenuación menos importante de las señales radio-eléctricas también puede mencionarse. Un efecto interesante que se proporciona por la presencia de fibras de refuerzo de tipo polímero, es un comportamiento mejorado ante el fuego de las mezclas de concreto fibras.

Otra solución adicional se encuentra a nivel de eliminación de los defectos anteriormente mencionados, más particularmente micro- fisuraciones, debido a que se ha observado que las implementaciones descritas en la técnica previa se diseñan principalmente para evitar el desarrollo de macro-fisuraciones y no de micro- fisuraciones : las micro-fisuraciones no se estabilizan y desarrollan bajo tensión. El objetivo de la presente invención es una mezcla de concreto que comprende reforzar con fibras orgánicas, y que tiene propiedades mejoradas en comparación con las mezclas de concreto de la técnica previa, más particularmente en resistencia a la tracción (resistencia a la tracción directa y por flexión) . Otro objetivo de la presente invención es proporcionar una mezcla de concreto de la cual el trabajo en frío se mejora más allá del primer daño al controlar la propagación de macro-fisuras. La invención se dirige de esta manera a incrementar el campo de uso de concreto más allá del primer daño al proporcionar un comportamiento dúctil al concreto. La Figura 1 de los dibujos acompañantes es una curva de resistencia a la tracción directa típica de una mezcla de concreto con una naturaleza dúctil de acuerdo con la técnica previa.

En el caso de una ruptura que no es del tipo rompible (rompible significa que la ruptura es súbita no progresiva, tanto el ingeniero que diseña una estructura como el ingeniero que la calcula deben checar su seguridad, requieren tener acceso a la ley de comportamiento del material o a una característica que lo muestre. La ductilidad del material solo corresponde a el esfuerzo no elástico que ocurre, en resistencia a la tracción directa, antes del pico de restricción A. A fin de ilustrar la ventaja de ductilidad, simplemente se puede imaginar el comportamiento de una varilla-tensor (una columna por ejemplo inter-construida en su extremo superior) sometida a una carga de tracción incrementada (se agregan pesos al extremo inferior) . Tan pronto como esta carga halla alcanzado el valor pico, ocurre una ruptura y es completa (en la prueba de esfuerzo a la tracción directo, en particular, la porción post-pico solo puede verse si la prueba se lleva a cabo ante esfuerzo. La ductilidad de un material no elástico se caracteriza por toda la curva de esfuerzo-tensión en una resistencia a la tracción simple, pero solo se considera hasta el pico. También puede definirse como la proporción de esfuerzo a la ruptura eA al esfuerzo elástico eél ** eB, (sA/sB) correspondiente a el esfuerzo a la ruptura (siempre que sA sea superior que sB) ; esta relación es igual a la del módulo elástico (pendiente OB) dividido por el módulo secante a la ruptura (esfuerzo pico dividido por tensión pico o pendiente OA) . Puede describirse la ductilidad mediante un coeficiente de ductilidad d: eA . sB si sA > sB d = eB . sA si sA < sB en donde eA *? tensión pico, y sB con eal = tensión que se obtendría bajo esfuerzo pico al extrapolar elásticamente la tensión resultante bajo el esfuerzo aplicado. Esta definición está perfectamente en línea con el comportamiento físico que se observa en un espécimen de prueba (multifisuración) : ante la primer fisuración, el así denominado primer pico de fisura B (que es solo un máximo local o parcial) , se alcanza localmente seguido por una abertura que puede leerse en la Figura 1 entre el primer pico B y el punto C, en donde la curva va mas allá del valor de esta pico; en este punto, la primer fisura se estabiliza debido a que el esfuerzo de nuevo se incrementa en todo el volumen bajo esfuerzo hasta la ocurrencia de una segunda fisura, etc. Este comportamiento es fuerte, ya que solo puede ser más estable en volúmenes de tamaño superior. Otro objetivo de la presente invención es incrementar el nivel de esfuerzo en donde el primer daño a concreto ocurre (es decir micro-fisuras) y de esta manera a extender el campo de uso para el concreto (comportamiento lineal elástico) . Todavía otro objetivo de la invención es mejorar, por un efecto sinergístico entre la matriz de cemento y las fibras orgánicas, el comportamiento del concreto tanto con respecto a la ocurrencia de microfisuras como la propagación de macrofisuras . Los objetivos de la invención se ha encontrado que se alcanzan con un concreto que combina una matriz de cemento con características determinadas y fibras orgánicas también con características determinadas. En forma más precisa, hablando en general, la invención se dirige a un concreto que comprende una matriz de cemento endurecida en donde se dispersan fibras orgánicas que se obtienen al mezclar con agua una composición que contiene además de fibras orgánicas: (a) cemento, (b) elementos granulares con un tamaño de grano máximo D de 2 mm a lo más, de preferencia como máximo 1 mm, (c) elementos finos con una reacción puzolánica que tiene un tamaño de partículas elemental de 20 µm como máximo, de preferencia 1 µm como máximo, (d) al menos un agente de dispersión, y satisfacer las siguientes condiciones: (e) el por ciento en peso de agua E al peso agregado de cemento (a) y elementos (c) está en el rango entre 8% y 25%. (f) las fibras tienen una longitud individual I de al menos 2 mm y una proporción i/f, f es el diámetro de fibras, de al menos 20, (g) la proporción R entre la longitud de fibras promedio L y el tamaño de grano máximo D de elemento granular es al menos 5, (h) la cantidad de fibras es tal que su volumen representa 8% como máximo del volumen de concreto después de fraguar. De esta manera, con un nuevo diseño del esqueleto granular y su relación con las fibras de refuerzo, ésta solución resuelve el problema que se encuentra con este compromiso entre las propiedades mecánicas y la reología.

Las propiedades de concreto de acuerdo con la invención no se modifican substancialmente si dentro de la matriz, elementos granulares (b) también se emplean, con un tamaño de grano que excede 2 mm, pero en una proporción que no excede 25% del volumen de todos los componentes (a) + (b) + (c) . La presencia de esta clase granular en esa proporción puede considerarse como un relleno que no toma parte en el desempeño mecánico de material en cuanto a: el tamaño de granos D50 de todos los componentes (a) , (b) y (c) es 200 µm como máximo, de preferencia 150 µm como máximo y la proporción R entre la longitud de fibras promedio L y el tamaño de grano D 75 de todos los componentes (a), (b) y (c) es al menos 5, de preferencia al menos 10. Por tamaño de grano D75 y D50, habrá de entenderse que los tamaños de tamiz que pasan parcialmente a través en forma respectiva representan 75% y 50% del volumen de grano total. La invención por lo tanto también se relaciona a un concreto que comprende una matriz de cemento endurecida en donde se dispersan fibras orgánicas que se obtienen al mezclar con agua una composición que contiene además de las fibras orgánicas: (a) cemento, (b) elementos granulares. (c) elementos con una reacción puzolánica que tiene un tamaño de partículas elemental de 1 µm como máximo, de preferencia 0.5 µm como máximo, (d) al menos un agente disperzante, y satisfacer las siguientes condiciones: (1) el por ciento en peso de agua E al peso agregado C del cemento (a) y elementos (c) está en el rango entre 8% y 24%, (2) las fibras tienen una longitud individual I de al menos 2 mm y una relación i/f, f es el diámetro de fibras de al menos 20, (3) la proporción R entre la longitud de fibras promedio L y el tamaño de grano D75 de todos los elementos granulares (a) , (b) y (c) es al menos 5, de preferencia al menos 10, (4) la cantidad de fibras es tal que su volumen representa 8% como máximo del volumen de concreto después de fraguar, (5) todos los elementos (a) , (b) y (c) tienen un tamaño de grano D75 de 2 mm como máximo, de preferencia 1 mm como máximo y el tamaño de grano D50 de 150 µm como máximo, de preferencia 100 µm como máximo.

Las condiciones (3) y (5) aplican a todos los elementos sólidos (a) , (b) y (c) en conjunto sin fibras y no por cada elemento tomado individualmente. En una alternativa, una porción de las fibras orgánicas se substituye por fibras de metal: un compuesto "híbrido", de esta manera se obtiene el comportamiento mecánico del cual puede adaptarse dependiendo de los desempeños requeridos (porción elástica y de trabajo en frío/porción de post-pico) . La presencia de fibras orgánicas hace posible modificar el comportamiento ante el juego del concreto como se definió previamente. De hecho, la naturaleza de fusión de las fibras hace posible desarrollar rutas a través de las cuales el vapor o agua bajo presión pueden escapar a través de un fuerte incremento de temperatura . Las fibras orgánicas pueden es decir seleccionarse entre fibras de polivinil alcohol (APV) , fibras de poliacrilonitrilo (PAN) , fibras de polietileno (PE) , fibras de polietileno de alta densidad (PEHD) , fibras de polipropileno (PP) , homo- y co-copolímeros, fibras de poliamida o poliimida, fibras de aramida o fibras de carbón por igual. Mezclas de estas fibras también pueden emplearse. Las fibras de refuerzo utilizadas de acuerdo con la invención pueden seleccionarse entre las diversas fibras disponibles en el mercado y que se clasifican en una de las tres siguientes categorías: fibras no reactivas de alto módulo, fibras no reactivas de bajo módulo y fibras reactivas. Los siguientes ejemplos ilustrativos se relacionan, entre otros, a las fibras PEHD no reactivas el módulo de las cuales es superior al de la matriz de concreto, las fibras de poliamida no reactivas (PA) , el módulo de las cuales es menor que aquel de la matriz de concreto y las fibras APV que reaccionan con la matriz de concreto. Los elementos de refuerzo "híbridos" pueden producirse al combinar fibras de diversas naturalezas y/o longitudes. Los siguientes ejemplos ilustrativos se relacionan más particularmente a fibras orgánicas APV cortas (6 mm) y fibras de metal largas (13 mm) y muestran que un efecto sinergístico de refuerzo considerable se obtiene. Otros ejemplos de combinaciones semejantes son los siguientes: Fibras cortas de APV o PEHD (6 mm) y fibras largas APV (20 mm) , cuerdas de acero cortas (5 mm) y fibras largas APV (20 mm) . Estas fibras orgánicas pueden tener la forma de un objeto ya sea hecho como monofilamentario o multifilamentario, el diámetro del objeto está en el rango de 10 µm a 800 µm. Las fibras orgánicas pueden emplearse en la forma de estructuras tejidas o no tejidas o de una hebra híbrida (mezcla de filamentos) . La longitud individual de las fibras orgánicas, de preferencia está en el rango entre 5 mm y 40 mm. La cantidad de fibras es tal que su volumen es menor que 8% y de preferencia inferior a 5% del volumen de concreto después de fraguar. La proporción I/f, f es el diámetro de fibras, es al menos 20 de preferencia 500 como máximo. Las pruebas han mostrado que incluso una cantidad de fibras que lleva a un volumen tan bajo como 1% puede ser eficiente, tomando en cuenta que la formulación de matriz, pero que este valor no deberá considerarse como un valor límite. De hecho, las dosis útiles depende fuertemente de la geometría de fibras, su naturaleza química y las propiedades mecánicas intrínsecas (módulo elástico, umbral de flujo, resistencia mecánica) . Utilizar mezclas de fibras, que tienen características diferentes, permite adaptar las propiedades de concreto respecto a las características deseadas. Ventajosamente, la resistencia a la adherencia promedio de las fibras en la matriz de cemento debe ser al menos 2 MPa de preferencia al menos 5 MPa, dependiendo de la naturaleza de las fibras.

Este esfuerzo se determina por una prueba de extracción para una mono-fibra que se incrusta dentro de un bloque de concreto como se describe a continuación. El nivel de adherencia de fibras/matriz puede controlarse utilizando varios métodos que pueden hacerse individualmente o en forma simultánea. La adherencia de las fibras en la matriz de cemento puede obtenerse por reactividad entre las fibras y la matriz de cemento, que puede mejorarse con tratamientos térmicos que se llevan a cabo en concreto (curado) o con tratamiento de superficie de fibras. De acuerdo con un segundo método, el esfuerzo de adherencia de fibras en la matriz de cemento puede obtenerse al incluir en la composición al menos uno de los siguientes compuestos: compuestos de sílice que comprenden esencialmente sílice, carbonato de calcio precipitado, solución acuosa de alcohol polivinílico, fosfatos, látexes, un surfactante (agente des-espumante, agente humectante o semejantes) o una mezcla de los compuestos. Por compuestos de sílice, que comprenden esencialmente sílice, se entienden productos de síntesis seleccionados entre sílices de precipitación, soles de sílice, sílices de pirogenación (tipo aerosil) silicoaluminatos, por ejemplo Tixosil 28 distribuido en el mercado por RHODIA Chimie, o los productos que se obtienen través de mordentado de productos naturales de tipo arcilla: esmectitas, silicatos de magnesio, sepioletas, montmorillonitas . De preferencia, se utiliza a menos una sílice de precipitación. Por sílice de precipitación se entiende un sílice que se obtiene al precipitar a partir de la reacción de un silicato de metal alcalino con un ácido, usualmente inorgánico a un pH conveniente del medio de precipitación, particularmente un pH básico, neutral o ligeramente acídico. Usualmente, la cantidad de sílice de precipitación que se introduce está constituida en el rango de .1% a 5% en peso seco con respecto a la composición total de concreto. Más allá de 5%, usualmente se observan problemas de reología para preparar el concreto. La sílice de precipitación de preferencia se introduce en la composición como una suspensión acuosa. Más particularmente puede ser una suspensión de sílice acuosa que tiene: un contenido de materia seca en el rango entre % y 40% en peso, una viscosidad inferior a 4.10"2 Pa.s para una cizalla de 50 s"1, una cantidad de sílice contenida en el sobrenadante de la suspensión a 7500 rpm para 30 minutos superior a 50% del peso de sílice contenido en la suspensión. Esta suspensión se describe más particularmente en la solicitud de patente WO-A-96/01787. La suspensión de sílice Rhoximat 60 SL distribuida en el mercado por RHODIA Chimie, es particularmente conveniente para este tipo de concreto. Ventajosamente, la matriz de concreto también comprende componentes capaces de mejorar la tenacidad de la matriz, que se eligen entre elementos con forma de agujas o plaquetas, el tamaño promedio del cual es 1 mm como máximo y se suministra en una proporción de volumen entre 2.5% y 35% del volumen agregado de los elementos granulares (b) y puzolánicos (c) . La tenacidad de la matriz de preferencia es al menos 15 J/m2, ventajosamente al menos 20 J/m2. Por "matriz de cemento" se entiende la composición de cemento endurecido, sin fibras. Los elementos granulares esencialmente son arenas finas o mezclas de arenas finas, ya sea tamizadas, quebradas o molidas, que pueden comprender ventajosamente arena de sílice, particularmente harina de cuarzo.

El tamaño máximo D de estos elementos de preferencia es 1 mm o 500 µm como máximo. Estos elementos granulares en general se proporcionan en rango de 20% a 60% en peso de la matriz de cemento, de preferencia 25% a 50% en peso de la matriz. La proporción R de la longitud promedio L de las fibras al tamaño de granos máximo D de los elementos granulares es al menos 5, particularmente cuando los elementos granulares tiene un tamaño de granos máximo de 1 mm. El cemento de la composición de acuerdo con la invención es ventajosamente un cemento Portland tal como los cementos CPA PMES, HP, HPR, CEM I PMES, 52.5 o 52.5R o HTS (alto contenido de sílice) . Los elementos finos con una reacción puzolánica tienen un tamaño de partículas elemental de al menos 0.1 µm, y como máximo 20 µm, de preferencia como máximo 0.5 µm. Pueden seleccionarse entre sílices, tales como cenizas volantes, escorias de alto horno, derivados de arcilla tales como caolín. La sílice puede ser humo de sílice de la industria del zirconio, en lugar de humo de sílice de la industria del silicio. El por ciento en peso de cemento/agua de la composición de acuerdo con la invención puede variar cuando se utilizan substitutos de cemento, más particularmente elementos de reacción puzolánica. El gasto de agua se define con la proporción en peso de la cantidad de agua E al peso agregado del cemento con los elementos de reacción puzolánica: varía entre aproximadamente 8% y 25% o entre 13% y 25%. La composición de acuerdo con la invención también comprende un agente dispersante. Este agente dispersante en general es un agente fluidizante. El agente fluidizante puede seleccionarse entre lignosulfonatos, caseína, pol i na f t a 1 eno s , en particular polinaftalensulfonatos de metales alcalinos, derivados de formaldehído, poliacrilatos de metal alcalino, policarboxilatos de metal alcalino y polióxidos de etileno injertados. En general, la composición de acuerdo con la invención comprende entre 0.5 y 2.5 partes en peso de agente fluidizante por 100 partes en peso de cemento. Pueden agregarse otros aditivos a la composición de acuerdo con la invención, por ejemplo, un agente desespumante, ejemplos pueden incluir como agentes desespumantes particularmente polidimetilsiloxano. Entre estos tipos de agentes, vale la pena mencionar en particular siliconas en la forma de una solución, un sólido y de preferencia en la forma de una resina, un aceite o una emulsión, de preferencia en agua. Más particularmente convenientes son siliconas que esencialmente comprenden patrones M(RSiO0.5) y D (R2SiO) . En estas fórmulas, los radicales R idénticos o diferentes, se eligen más particularmente entre hidrógeno y grupos alquilo que comprenden 1 a 8 átomos de carbono, el grupo metilo se prefiere. El número de patrones de preferencia está en el rango de 30 a 120. La cantidad de ese agente en la composición generalmente como máximo es de 5 partes en peso por 100 partes de cemento. Todos los tamaños de partícula se miden utilizando microscopía de transmisión electrónica (MET = Transmission Electronic Microscopy) o microscopía electrónica de exploración (MEB = Scanning Electronic Microscopy) . El concreto se prepara utilizando cualquier método bien conocido por la persona con destreza en la especialidad, entre los cuales el mezclado de los componentes sólidos y agua, conformado (moldeo, vaciado, inyección, bombeo, extrusión, calandreado) , y luego endurecimiento. El concreto resultante puede someterse a un curado por un período de tiempo requerido a fin de obtener las características mecánicas deseadas a una temperatura desde la temperatura ambiente a 100°C, de preferencia un curado entre 60°C y 100°C. El tiempo de curado puede estar en el rango entre 6 horas y 4 días, con un tiempo óptimo en el orden de 2 días, el curado se inicia después de terminación de fraguado de la mezcla y al menos un día después del inicio de fraguado. El curado se realiza en condiciones secas o húmedas o por ciclos que alternan ambos ambientes, por ejemplo un curado de 24 horas en ambiente húmedo seguido por un curado de 24 horas en ambiente seco. Este curado se realiza en mezclas de concreto que han completado su fraguado, de preferencia con al menos un día de edad, y más preferible cuando menos 7 días de edad aproximadamente . La adición del polvo de cuarzo es particularmente útil cuando el concreto se cura a alta temperatura. Las mezclas de concreto resultantes de acuerdo con al invención usualmente exhiben una resistencia al esfuerzo de tracción directo Rt de al menos 6 MPa, con un comportamiento que posiblemente tiene algo de ductilidad. También pueden exhibir una resistencia a doblado en cuatro puntos Rf de al menos 20 MPa, una resistencia a la compresión Rc de al menos 140 MPa y una energía a la ruptura Wf de al menos 2000 J/m2. La tenacidad de la matriz de cemento se obtiene particularmente al agregar a la composición de cemento agentes de refuerzo con una forma anisotrópica y un tamaño promedio de 1 mm a lo mas, de preferencia 500 µm a lo mas. En general, los agentes de refuerzo de la composición de acuerdo con la invención están presentes con la forma de una aguja o una plaqueta. Por "tamaño" de agente de micro refuerzo, se entiende el tamaño promedio de su dimensión más grande (mas particularmente, la longitud para las formas de agujas) . Estos agentes pueden ser productos naturales o de síntesis. Los agentes de refuerzo en forma de agujas pueden seleccionarse entre fibras de wolastonita, fibras de bauxita, fibras de mulita, fibras de titanato de potasio, fibras de carburo de silicio, fibras de fosfato, por ejemplo fibras de fosfato de calcio, más particularmente hidroxiapatita (HAP) , fibras de celulosa (o sus derivados) fibras de carbón, fibras de carbonato de calcio, fibras de vidrio (resistentes a álcalis) . Fibras cortas (longitud como máximo 2 mm, de preferencia como máximo 1 mm) de alcohol polivinílico, poliacrilonitrilo, polietileno de alta densidad, poliamida, aramida o polipropileno también pueden ser empleadas. Materiales tales como lana de acero, también se incluyen en la definición de los agentes de refuerzo de acuerdo con la invención.

Los agentes de refuerzo como plaquetas pueden seleccionarse entre plaquetas de mica, plaquetas de talco, plaquetas de silicato compuesto (arcillas) plaquetas de vermiculita, plaquetas de alúmina. Es posible el utilizar una mezcla de estas diversas formas o tipos de agentes de micro-refuerzo en la composición de concreto de acuerdo con la invención. Estos agentes de refuerzo pueden exhibir en la superficie, un revestimiento orgánico de polímero que se obtiene de al menos uno de los siguientes componentes: alcohol polivinílico, silanos, siliconatos, resinas siloxano o poliorganosiloxanos o productos de reacción entre (i) al menos un ácido carboxílico que contiene de 3 a 22 átomos de carbono, (ii) al menos una amina o amina substituida aromática o alifática polifuncional que contiene 2 a 25 átomos de carbono y (iii) un agente de entrelazamiento que es un complejo de metal hidrosoluble que contiene cuando menos un metal seleccionado entre zinc, aluminio, titanio, cobre, cobre, hierro, zirconio y plomo. El espesor de revestimiento puede variar entre 0.01 µm y 10 µm, preferentemente entre 0.1 µm y 1 µm. Los látexes pueden seleccionarse entre látexes de estireno - butadieno, látexes acrílicos, látexes de estireno acrílicos, látexes metacrílieos, látexes carboxilados y fosfonados. Los látexes que tienen funciones complejantes de calcio se prefieren. El revestimiento orgánico polímero puede obtenerse al tratar en una cama fluida o al utilizar un mezclador de tipo FORBERG de las fibras de refuerzo en la presencia de uno de los compuestos anteriormente definidos Compuestos preferidos incluyen poliorganoxiloxano H240, Resinas siloxano Rhodorsil 878,865 y 1830 PX, Manalox 403/60/ S y WB LS 14, Todas distribuidas por RHODIA Chimie, siliconatos de potasio. Este tratamiento se recomienda particularmente para agentes de refuerzo que son productos naturales. El concreto ya puede ser preesforzado en pre -tensión con alambre adherente o hebra adherente o pre -esforzado en post-tensión ya sea con monofilamentos de forro engrasado o con una barra o cable forrado, el cable puede ser de un armado o estructura de alambres o de hebras . La forma pre-esforzada, ya sea bajo pre-tensión o post tensión, es particularmente bien adecuada para productos de concreto de acuerdo con la invención. Los cables pre-esforzados de metal siempre tienen muy alto esfuerzo de tracción empleado erróneamente, ya que la fragilidad de la matriz que los contiene no permite optimizar las dimensiones de los elementos estructurales de concreto. Ya se ha obtenido una mejora utilizando mezclas de concreto de alto desempeño; en el caso del concreto de acuerdo con la invención, el material se refuerza homogéneamente por fibras orgánicas o híbridas, que le permiten alcanzar altos desempeños mecánicos simultáneamente con algo de ductilidad. El pre - esforzado de este material al utilizar cables o filamentos, cualquiera que sea su modo, entonces se emplea casi completamente de manera tal que se crean elementos de concreto pre tensionados muy resistentes a la tracción y flexurales y por lo tanto optimizados. La reducción en volumen que se obtiene como resultado de este incremento en las resistencias mecánicas puede generar elementos prefabricados muy ligeros. Como resultado, de esta manera se ofrece la posibilidad para tener elementos de concreto de una gran extensión que se transporte fácilmente debido a su peso ligero; esto es particularmente bien adecuado para construir grandes trabajos de arte, en donde se emplea ampliamente el pre -esforzado en post-tensión. La solución luego ofrece para este tipo de trabajo ganancias de ensamblado particularmente favorables y tiempo de taller.

Aun más, el tratamiento térmico reduce significativamente retracción después de curado, limitando de esta manera las pérdidas de pre-esforzado en el tiempo. Esta propiedad es particularmente deseable y todas las ventajas anteriormente mencionadas asociadas con la muy baja permeabilidad del producto, bastante favorables para la durabilidad y mantenimiento de trabajos de arte con el tiempo, hace posible que este material pueda ser un sustituto ventajoso para trabajos de acero. La invención también se relaciona a una matriz de cemento adaptada para obtener e implementar el concreto anteriormente definido. Finalmente, la invención se refiere a premezclas que contienen todo o parte de los componentes necesarios para la preparación de concreto y la matriz como se define anteriormente. Los siguientes ejemplos ilustran la invención, pero sin limitar su alcance. Preparación de muestra 1) Materias primas Cemento Portland: alto contenido de sílice, tipo HTS (LAFARGE, Francia) Arena: Arena de cuarzo BE31 (SIFRACO, Francia) Harina o polvo fino de Cuarzo: grado C400, 50% de los granos son inferiores a 10 µm (SIFRACO Francia) Humo de sílice: microsílice de vidrio que se obtiene de la fabricación de zirconio (SEPR Francia) Adyuvante: X 404 (MAPEI Italia) u ÓPTIMA 100 (CHYSO, Francia) super-plastificante líquido. Fibras: Las fibras orgánicas son APV (KURARAY RM182, RF1500 y RF 4000, UNITIKA 1800), PEHD (DSM Dyneema) o fibras PA (FILTEC PAK 50) . Están presentes como mono-filamentos con un diámetro en el rango de 50 µm a 600 µm y una longitud de 5 a 32 mm. El rango de dosis utilizado es de 1% a 5% en volumen (con respecto al volumen total) Agente de refuerzo en forma de agujas: wolastonita (CaSi03) grado ?YAD G (?YCO USA) Agente de refuerzo con forma de plaquetas : mica (muscovita) grado MG 160 (KAOLI?S D'ARVOR, Francia) . ) Modo de fabricación Los componentes se mezclan en el siguiente orden: mezclar los componentes pulverulentos de matriz y componentes adicionales, - introducir agua y parte de los adyuvantes. mezclar, introducir la fracción restante de agentes fluidizantes, mezclar, - introducir las fibras de refuerzo, mezclar. La duración de mezclado depende fuertemente del tipo de mezclador empleado (EIRICH o HOBART) . La desgasificación puede hacerse más fácil al mezclar a velocidad reducida al final del proceso. Los moldes luego se llenan y vibran de acuerdo con los procedimientos usuales. 3) Curado Madurado a 20°C. Los especímenes de prueba se liberan 48 horas después de vaciar. Luego se someten a tratamiento que consiste de almacenarlos bajo agua a aproximadamente 20°C por al menos 14 días. Los especímenes de prueba se maquinan (dependiendo de la prueba a realizar) 26 a 28 días después de vaciar y la prueba se realiza los siguientes días. tratamiento térmico a 90°C. Los especímenes de prueba se liberan 48 horas después de vaciar. Luego se someten a tratamiento térmico que consiste en almacenarlos en un horno a 90°C por 24 horas en aire húmedo (>90°C RH) , seguido por 24 horas en aire seco. El maquinado se realiza 6 días después de vaciar y la prueba se lleva a cabo los siguientes días (7 días mínimo después de vaciar) . Métodos de medición Comportamiento de esfuerzo de tracción directo; Rt Este es el valor que se obtiene en esfuerzo de tracción directo en especímenes de prueba en forma de campana que se maquinan a partir de prismas de 70 x 70 x 280 mm a fin de tener una sección útil que es de 70 x 50 mm2 por 50 mm de alto. Los especímenes de prueba, alineados cuidadosamente se montan rígidamente en el banco de prueba (UTS) con un solo grado de libertad (sin enlace con articulación de tipo cardán de rodilla) . Rt = F máx 70x50 en donde Fmáx representa la resistencia máxima en N (pico) para una ruptura que ocurre en la sección central 70 x 50. Coeficiente de ductilidad: d El coeficiente de ductilidad d se define por la relación: d= si sA > sB eB, sA en donde eA es la deformación al pico, y sB es la tensión que se obtendrá bajo el esfuerzo pico al extrapolar elásticamente la tensión que se obtiene bajo el esfuerzo operativo. Comportamiento dß doblado ; Rf i) doblado en 4 puntos Rf es el valor que se obtiene en doblado de 4 puntos (distancia entre ejes: 70 x 210) en especímenes de prueba prismáticos de 70 x 70 x 280 mm montados en cojinetes en forma de rodilla. 3Fmáx (I - I') Rf = 2dw2 en donde Fmáx representa la resistencia máxima en N (resistencia a pico), I = 210 mm y I'= 1/3 y d = w = 70 mm. ii) doblado de 3 puntos El valor que se obtiene en el doblado de 3 puntos Rf (distancia entre ejes: 200) se obtiene en especímenes de prueba prismáticos de 40 x 40 x 250 mm montados en cojinetes en forma de rodilla. 3F mwl Rf = 2d 2 en donde Fmáx representa la longitud máxima en N (resistencia al pico) , I = 200 mm y d = w = 40 mm. Comportamiento de compresión; Rc Rc es el valor que se obtiene en compresión directa en una muestra cilindrica rectificada (diámetro 70 mm/altura 140 mm) . 4F Rc= pd2 en donde F representa la resistencia a la ruptura en N y d del diámetro de muestra (70 mm) . Tenacidad; Kc, Ge La tenacidad se expresa ya sea en términos de esfuerzo (factor de intensidad de esfuerzo crítico: Kc) o en términos de energía (proporción de energía crítica: Ge) , utilizando el formalismo de Mecánica Lineal de Ruptura. Las pruebas se realizan en doblado de 3 puntos a partir de prismas muescados 40 x 40 x 250 o 70 x 70 x 280 mm es decir muestras de geometría SENB (Método ASTM-E 399-83) . Una muesca con perfil V se elabora en seco en estos prismas utilizando una máquina de rectificado que se proporciona con un disco diamante. La profundidad relativa a/w de la muesca es 0.4 (a: profundidad de muesca, w: altura de muestra) . El factor crítico de intensidad de esfuerzo Kc se obtiene a partir de la carga de ruptura F y la longitud de fisura a en el punto de inestabilidad (prueba de servo movimiento, a 10"2 mm/s, en máquina de prueba universal SCHENCK: 3FI Kc = VaY 2dw2 en donde : I representa la distancia entre ejes entre puntos de soporte (banca de doblado) : = 210 mm, d y w respectivamente son la profundidad y altura de la muestra, a es la longitud de muesca durante la ruptura. Y es un parámetro de forma que depende de la longitud de fisura ( = a/w) . En doblado de 3 puntos, el parámetro Y de acuerdo con SRAWLEY J.E (International J. of Fracture (1976)7 vol. 12, págs. 475-476) de preferencia se emplea : 1.99 - (l- )(2.15- 3.93 + 2.7 2) Y = (1 + 2a) (1 - a) 3/2 Ge puede obtenerse a partir de las curvas de desplazamiento a resistencia en la condición de que las • contribuciones debido a los esfuerzos de interferencia se extrae y que la energía disipada se reporta a la sección de ligamento (w - a) x d. En tensión planar, hay una relación simple entre Kc y Ge : Kc2(l - v2) Ge = • 10 E en donde : E es el módulo elástico, v representa el coeficiente de Poisson. E se obtiene experimentalmente al vibrar un 15 cojinete de muestra prismático en dos soportes a partir de la determinación de frecuencia fundamental (método GRINDO-SONIC) . Energía de ruptura; Wf Wf es el valor que se obtiene al determinar el área total bajo la curva de fuerza-pandeo sobre una prueba de doblado de 4 puntos en prisma de 70 x 70 x 280 mm. El pandeo medido se corrige a fin de determinar el desplazamiento de muestra real .

Wf = dw en donde F es la fuerza aplicada, dc es el desplazamiento real (pandeo corregido) , d x w la sección de muestra Adherencia En cuanto a la adherencia de fibras orgánicas en la matriz de cemento, el esfuerzo se determina por la prueba de extracción para mono fibra incrustada en un bloque de concreto Los alambres se incrustan en bloques de concreto, las dimensiones de los cuales son 4 x 4 x 4 cm. la composición que se utiliza es la misma que la empleada para los especímenes de prueba en la prueba mecánica (doblado, compresión y tensión) : relación de agua/cemento se establece a 0.25. Los alambres incrustados en la longitud de 10 mm se extraen por tensión utilizando una máquina de prueba universal (SCHENCK) con una velocidad de 0.1 mm/min. El esfuerzo ejercido se mide bajo un detector de fuerza adaptado y el desplazamiento de alambre (con respecto a la muestra) mediante un sensor de extensiometría . El esfuerzo de adherencia promedio se evalúa a partir de la siguiente fórmula simplificada: Fmáx td = pfle en donde Fmáx es la fuerza máxima medida, f es el diámetro de alambre y Ie es la longitud de incrustación. EJEMPLOS Mezclas de concreto-fibras se producen utilizando las fibras definidas en las siguientes tablas I a VI , las composiciones de estas mezclas de concreto se definen en las siguientes tablas II y VI . Estas composiciones se basan en peso. Los desempeños de las mezclas de concreto se indican en las siguientes tablas II a V, así como en las Figuras 2 a 14. En estas figuras: La Figura 2 es una gráfica que se obtiene por pruebas de doblado en 4 puntos en la ordenada, los valores de esfuerzo (MPa) y en la abscisa, los valores de pandeo (mm) para muestras de concreto, con una proporción E/C = 0.2 y una maduración a 20 °C (28 días) : compraciond e las fibras de acero (cordón de acero) y las fibras orgánicas (APV) . La Figura 3 es una gráfica que se obtiene por pruebas de doblado en 4 puntos en la ordenada, los valores de esfuerzo (MPa) y en las abscisas, los valores del pandeo (mm) para muestras de concreto con una proporción E/C 0.2 y un tratamiento térmico a 90 °C: comparación de las fibras de acero (cuerda de acero) y las fibras orgánicas (APV) . La Figura 4 muestra una gráfica que se obtiene por pruebas de resistencia a esfuerzo de tracción directo con, en las ordenadas, los valores de esfuerzo (MPa) y en las abscisas, los valores de elongación (mm) para muestras de concreto, con una proporción E/C = 0.2 y una maduración a 20°C (28 días) : fibras orgánicas (APV) . La Figura 5 muestra una gráfica que se obtiene por pruebas de resistencia a la tracción directa con, en las ordenadas, los valores de esfuerzo (MPa) y en las abscisas, los valores de elongación (mm) para muestras de concreto con una proporción E/C = 0.2 y un tratamiento térmico igual a 90 °C: fibras orgánicas (APV) . La Figura 6 muestra una gráfica que se obtiene por pruebas de resistencia a la tracción directa con, en las ordenadas, los valores de esfuerzo (MPa) y en las abscisas, los valores de elongación (mm) para muestras de concreto que contiene wolastonita, con una proporción E/C = 0.24 y un tratamiento térmico igual a 20 °C (28 días) : fibras orgánicas (APV) . El criterio de utilidad d ha variado de 3 a 5 aproximadamente.

La Figura 7 es una gráfica que se obtiene por pruebas de doblado en 3 puntos, con en las ordenadas, la fuerza (N) y en las abscisas, los valores de desplazamiento (mm) para muestras de concreto, con una proporción igual E/C= 0.25 y un tratamiento térmico a 90 °C: APV RF 1500 fibras. La Figura 8 es una gráfica que se obtiene por pruebas de doblado en 3 puntos, con en las ordenadas, la fuerza (N) y en las abscisas, los valores de desplazamiento (mm) para muestras de concreto, con una proporción igual E/C= 0.25 y un tratamiento térmico a 90 °C: APV RF 1500 fibras de diferente longitud (10 mm a 30 mm) . La Figura 9 es una gráfica que se obtiene por pruebas de doblado en 3 puntos, con en las ordenadas, la fuerza (N) y en las abscisas, los valores de desplazamiento (mm) para muestras de concreto, con una proporción igual E/C= 0.25 y un tratamiento térmico a 90 °C: fibras PEHD. La Figura 10 es una gráfica que se obtiene por pruebas de doblado en 3 puntos, que muestran el efecto de una mezcla de fibras orgánicas APV (2% en volumen de RF 1500 y 2% en volumen de RF 4000) en una matriz de concreto con una proporción E/C = 0.25 y un tratamiento térmico a 90°C por 48 horas. La Figura 11 es una gráfica que representa las curvas de esfuerzo/desplazamiento que se obtienen en pruebas de doblado de 3 puntos con composiciones 18 y 19 con las fibras PEHD en la tabla V. La Figura 12 es una gráfica semejante a aquella de la Figura 11 que se obtiene con composiciones 20 y 21, 5 con las fibras PA en la tabla V. La Figura 13 es una gráfica similar a aquella de las Figuras 11 y 12 que se obtiene con las composiciones 22, 23 y 24 con fibras APV y 25 con híbridos APV/acero en la tabla V. H?- ° La Figura 14 es una gráfica semejante a la de las Figuras 11 a 13, para comparar el comportamiento de las fibras de diferentes tipos de acuerdo con las composiciones 18 (PEHD) , 20 (PA) y 23 (APV) en la tabla V. La Figura 15 es una gráfica que ilustra los resultados que se obtienen en las pruebas de extracción de mono-fibras con diversos tipos de fibras, con las ordenadas, la fuerza que se aplica y en las abscisas el ^ desplazamiento con la matriz de la composición indicada en la tabla VI. 20 Los resultados obtenidos en doblado 3 puntos en los ejemplos 18 a 25, corresponden a pruebas realizadas utilizando una distancia de 120 mm entre ejes en especímenes de prueba prismáticos 40 x 40 x 160 mm. El efecto de refuerzo generado por las fibras 25 dispersas en una matriz de concreto, se mejora claramente a través de pruebas de doblado de (4 puntos) : Figuras 2 y 3. Las fibras de alcohol polivinílico (APV) incorporadas a una velocidad de 4% en volumen, conducen a un comportamiento semejante a aquel obtenido con dispersión de cuerda de acero (2% vol) . El tratamiento térmico (90°C) desarrolla algo de reactividad entre las fibras APV y la matriz de concreto: por lo tanto, un esfuerzo pico elevado se observa en doblado (4 puntos) . En esfuerzo de tensión directo (Figuras 4 y 5) , se observa un efecto de trabajo en frío importante (ductilidad) en la presencia de fibras de alcohol polivinílico al 4% en volumen (APV) : se observa una multi-fisuración importante en los especímenes de prueba de esfuerzo de tracción. Este fenómeno no se observa en el caso de cuerdas de acero debido a su alta rigidez y la adherencia promedio de estas fibras en la matriz de concreto. El valor pico se mejora substancialmente en el caso de un tratamiento térmico a 90°C. Se observan comportamientos semejantes en el caso de fibras APV dispersas en una matriz que contiene wolastonita (Figura 6) , con el primer incremento de esfuerzo por daño. En la presencia de fibras orgánicas, las mezclas de concreto probadas en doblado de 3 puntos muestran alta ductilidad: alto trabajo en frío hasta el esfuerzo pico, energía disipada post-pico. Esto se observa tanto para las fibras de alcohol polivinílico APV (Figura 7) como para las fibras de polietileno de alta densidad PEHD (Figura 9) . La longitud de fibras debe optimizarse: compromiso entre reología y propiedades mecánicas. Por ejemplo, para fibras APV que tienen aproximadamente diámetro de 400 µm, se ha observado en doblado de 3 puntos que hay transición respecto a la longitud de fibras hacia 18 mm aproximadamente (Figura 8) . Esto da un factor de elongación en el orden de 50. La ventaja de una mezcla de fibras se ilustra en la Figura 10. Se ha observado por una parte que las fibras APV de dimensiones promedio (KURARAY 1500:4% en vol.) conducen a una ganancia a resistencia en doblado (esfuerzo pico) del concreto: por otra parte, fibras APV de dimensión superior (KURARAY 4000: 4% en vol.) inducen una disipación de energía importante en doblado (porción post-pico) pero en detrimento de la resistencia (esfuerzo pico) . Una combinación de los dos tipos de fibras permite de manera sorprendente obtener un concreto reforzado que tenga (por ejemplo en doblado) tanto una mejora en la resistencia de doblado (esfuerzo pico) como de la energía disipada (ductilidad) : (Fig. 10) .

Efectos para este propósito pueden desarrollarse por un refuerzo híbrido: combinación de fibras orgánicas y fibras de metal. La invención no se limita a las modalidades que se han descrito. También abarca las mezclas de concreto que además de las composiciones reivindicadas o composiciones equivalentes, comprenderán constituyentes adicionales que no evitan que las composiciones reivindicadas o composiciones equivalentes produzcan los efectos esperados y pre-mezclas que comprenden todo o parte de los componentes necesarios para la preparación de la matriz de concreto.

TABLA I Características de las fibras orgánicas estudiadas TABLA II Evaluación de los desempeños mecánicos de mezclas de concreto fibras: comparación fibras APV/fibras de acero Tipo de fibra: APV = alcohol polivinílico TABLA III Evaluación de los desempeños mecánicos que se obtienen con diferentes fibras orgánicas Tipo de fibra APV = KURARAY (1500, 4000), UNITIKA (1800) alcohol polivinílico PEHD = polietileno de alta densidad PAN - poliacrilonitrilo TABLA IV Fibras APV (1500) : efecto en la longitud de fibras TABLA V TABLA VI Composición de la matriz empleada para las pruebas

Claims (35)

1. REIVINDICACIONES 1. Concreto que comprende una matriz de cemento endurecida en donde se dispersan fibras orgánicas, que se obtiene al mezcla con agua una composición que contiene además de fibras orgánicas: (a) cemento, (b) elementos granulares, (c) elementos finos con una reacción puzolánica, (d) al menos un agente dispersante y caracterizado porque: (1) los elementos granulares (b) tienen un tamaño de grano máximo D de 2 mm como máximo, de preferencia 1 mm como máximo, (2) los elementos finos con una reacción puzolánica (c) tiene un tamaño de partículas elemental de 20 µm como máximo, de preferencia 1 µm como máximo, y también caracterizado porque: (3) el porcentaje en peso del agua al peso agregado de cemento (a) y los elementos de reacción puzolánica finos (c) están en el rango de entre 8% y 25%, (4) las fibras orgánicas tienen una longitud individual I de al menos 2 mm y una proporción I/f de al menos 20, f que es el diámetro en fibras, (5) la cantidad de fibras es tal que su volumen representa 8% como máximo del volumen de concreto después de fraguar (6) la proporción R entre la longitud de fibras promedio L y el tamaño de grano máximo D de los elementos granulares es al menos 5.
2. 2. Concreto que comprende una matriz de cemento endurecida en donde se dispersan fibras orgánicas que se obtienen al mezcla con agua una composición que contiene además de fibras orgánicas: (a) cemento, (b) elementos granulares, (c) elementos finos con una reacción puzolánica (d) al menos un agente dispersante, y caracterizado porque: (1) los elementos finos con una reacción puzolánica tienen tamaño de partículas elementales de 1 µm como máximo, más particularmente 0.5 µm como máximo, y también caracterizado porque (2) el por ciento en peso de agua al peso de cemento (a) y los elementos finos con una reacción puzolánica (c) está en el rango entre 8% y 24%, (3) las fibras orgánicas tienen una longitud individual I de al menos 2 mm y una proporción I/f, f es el diámetro de fibras, (4) la cantidad de fibras es tal que su volumen es 8% como máximo del concreto después de fraguar, (5) todos los elementos (a) , (b) y (c) tienen un tamaño de granos D75 de 2 mm como máximo, de preferencia 1 mm como máximo, y un tamaño de grano D50 de 150 µm como máximo, de preferencia 100 µm como máximo, y (6) la proporción R entre la longitud de fibras promedio L y el tamaño de granos D75 de todos los elementos granulares (a), (b) y (c) es al menos 5, de preferencia 10.
3. 3. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 o 2, caracterizado porque tiene en resistencia a la tracción directa, una ductilidad dada en términos de coeficiente de ductilidad d, d > 1, de preferencia d> 1.25.
4. 4. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque las fibras orgánicas son fibras de alcohol polivinílico, fibras de poliacrilonitrilo, fibras polietileno, fibras de polietileno de alta densidad, fibras de poliamida o poliimida, fibras de polipropileno (homo- o copolímero) fibras de aramida, fibras de carbón y mezclas de estas fibras por igual . 5. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque la proporción
5. I/f de las fibras es como máximo 500.
6. 6. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, caracterizado porque el esfuerzo de adherencia promedio en las fibras en la matriz de cemento endurecido es al menos 2 MPa de preferencia al menos 5 MPa.
7. 7. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque la matriz de cemento adicionalmente comprende algunos de los siguientes compuestos, la función de los cuales es incrementar la adherencia de fibras en la matriz: compuestos de sílice que esencialmente comprenden sílice, carbonato de calcio precipitado, alcohol polivinílico en solución acuosa, fosfatos, látexes, un agente desespumante o una mezcla de dos compuestos .
8. 8. Concreto de conformidad con la reivindicación 7, caracterizado porque el compuesto de sílice es un sílice de precipitación que se introduce en un contenido en rango de 0.1% a 5% en peso, con base en condiciones secas, con respecto al peso de concreto total .
9. 9. Concreto de conformidad con la reivindicación 8, caracterizado porque la sílice de precipitación se introduce en la composición como una suspensión acuosa.
10. 10. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque una porción de las fibras orgánicas se sustituye por fibras de metal, fibras de metal de preferencia que tienen una longitud individual de al menos 2 mm y una relación de elongación I/f (f es el diámetro de fibras, de al menos 20) .
11. 11. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende una combinación de fibras orgánicas y/o de metal cortas y largas.
12. 12. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque comprende elementos capaces de mejorar la tenacidad de la matriz, que se eligen entre elementos en forma de agujas o de plaquetas, su tamaño promedio es 1 mm como máximo y se suministra una proporción en volumen entre 2.5% y 35% del volumen agregado de los elementos granulares (b) y los elementos de reacción puzolánica (c) .
13. 13. Concreto de conformidad con la reivindicación 12, caracterizado porque la tenacidad de la matriz de cemento es de al menos 15 J/m2.
14. 14. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la tenacidad de la matriz se obtiene a través de adición a la composición de cemento de agentes de refuerzo con una forma anisotrópica y un tamaño promedio de 500 µm como máximo.
15. 15. Concreto de conformidad con la reivindicación precedente, caracterizado porque los agentes de refuerzo se suministran en una proporción en volumen en el rango de 5% a 25% del volumen agregado de los cementos granulares (b) y los elementos de reacción puzolánicos (c) .
16. 16. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque los agentes de refuerzo con forma de agujas se eligen entre fibras de wolastonita, fibras de bauxita, fibras de mullita, fibras de titanato de potasio, fibras de carburo de silicio, fibras de celulosa o sus derivados, fibras de carbono, fibras de fosfato de calcio, más particularmente fibras de hidroxiapatita (HAP) , carbonato de calcio, fibras de vidrio (resistentes a álcalis) o derivados que se obtienen a través de quebrado de las fibras y mezclas de las fibras, alcohol polivinílico, poliacrilonitrilo, polietileno de alta densidad, poliamida, aramida o polipropileno, fibras cortas (longitud como máximo 2 mm de preferencia como máximo 1 mm) susceptibles a proporcionarse, así como materiales tales como lana de acero.
17. 17. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 12 a 15, caracterizado porque las plaquetas se eligen entre plaquetas de mica, plaquetas de talco, plaquetas de sílice compuesta (arcillas) , plaquetas de vermiculita, plaquetas de alúmina y aluminato y mezclas de las plaquetas.
18. 18. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 14 a 17, caracterizado porque al menos una porción de los agentes de refuerzo anisotrópicos tiene en la superficie un revestimiento orgánico de polímero que se obtiene de al menos uno de los siguientes compuestos: alcohol polivinílico, silanos, siliconatos, resina siloxano, poliorganosiloxanos del producto de reacción entre (i) al menos un ácido carboxílico que contiene 3 a 22 átomos de carbono, (ii) al menos una amina o amina substituida aromática o alifática polifuncional que contiene 2 a 25 átomos de carbono y (iii) un agente de entrelazamiento que es un complejo de metal hidrosoluble, que contiene al menos un metal seleccionado entre zinc, aluminio, titanio, cobre, cromo, hierro, circonio y plomo.
19. 19. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el tamaño del elemento granular (b) es como máximo 500 µm.
20. 20. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los elementos granulares (b) son arenas finas o mezclas de arenas finas, tamizadas o quebradas, susceptibles a contener ventajosamente arenas de sílice, más particularmente harina de cuarzo.
21. 21. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los elementos granulares (b) se proporcionan en el rango de 20% a 60%, de preferencia 25% a 50% en peso de la matriz de cemento .
22. 22. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque los elementos finos de reacción puzolánica (c) comprenden elementos del grupo que consiste de sílice, más particularmente humo de sílice, cenizas volátiles y escorias de alto horno.
23. 23. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el porcentaje de agua con base en el peso agregado de cemento (a) y elementos de reacción puzolánica (c) está en el rango entre 13% y 25%.
24. 24. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque tiene una resistencia a la tracción directa de al menos 6 MPa.
25. 25. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque tiene una resistencia doblada en 4 puntos de al menos 20 MPa.
26. 26. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque tiene una resistencia a compresión de al menos 120 MPa, y de preferencia 140 MPa.
27. 27. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque tiene una energía a la ruptura de al menos 2000 J/m2.
28. 28. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 27, caracterizado porque se proporciona después de fraguar, un madurado a una temperatura cercana a la temperatura ambiente, por ejemplo a 20 °C, por un período de tiempo requerido para obtener las características mecánicas deseadas.
29. 29. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 28, caracterizado porque se proporciona después de fraguar, un tratamiento térmico entre 60°C y 100°C a presión normal.
30. 30. Concreto de conformidad con la reivindicación 29, caracterizado porque la duración del tratamiento térmico es de 6 horas a 4 días, generalmente de 6 horas a 72 horas.
31. 31. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 30, caracterizado porque se pre-esfuerza en pre-tensión.
32. 32. Concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 30, caracterizado porque se pre-esfuerza en post-tensión.
33. 33. Pre-mezclas que comprenden todo o parte de los componentes requeridos para la preparación del concreto de conformidad con una de las reivindicaciones 1 a 32.
34. 34. Uso de fibras orgánicas en un concreto de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 a 32, para mejorar la resistencia al fuego del concreto.
35. 35. Uso de conformidad con la reivindicación precedente, caracterizado porque el concreto comprende fibras orgánicas y/o metálicas cortas y largas.